作為一名數(shù)學教師,總有美好的期待,希望能用數(shù)學內在的魅力,深深地吸引學生去探索數(shù)學的奧秘,感受數(shù)學在生活中的廣泛應用,從而投身于數(shù)學研究。今年四月份,全國著名特級教師劉德武老師在寧波推出最新的觀摩課——“衛(wèi)生紙的長度”。在課上劉老師用他精湛的教學技藝引導學生積極參與“做數(shù)學”的過程,探索衛(wèi)生紙的厚度、圈數(shù),并解決衛(wèi)生紙的長度,他還特意花了二三分鐘時間用米尺測量出這卷衛(wèi)生紙的長度。最后,劉老師意味深長地問:“我們?yōu)槭裁匆谜还?jié)課的時間去探索只需二三分鐘就能解決的問題呢?而且得出的還是誤差很大的結果。”其中一位學生動情地說:“我認為今天得到的結果并不重要,重要的是我們學會探究的方法,體驗到了數(shù)學學習的價值……這節(jié)課我認為很有意義?!边@一段精彩的對白在臺下聽課的老師中贏得了熱烈的掌聲,臺上、臺下產(chǎn)生了強烈的情感共鳴。
其實,數(shù)學的魅力就在于它具有誘人的美,而一道構思精巧的習題會讓你回味無窮。劉德武老師的“衛(wèi)生紙的長度”這節(jié)課,使我回想起第六屆“華杯賽”復賽中一道耐人尋味的幾何題。這道幾何題原意是這樣的:
下圖是一卷緊緊纏繞在一起的牛皮紙,紙卷直徑為20厘米,中間有一直徑為8厘米的卷軸。已知紙的厚度為0.4厘米,試求這卷牛皮紙展開后大約有多長?(π=3.14)
當時在數(shù)學活動課上向學生出示這道題目時,我預想得很簡單,按照一般的“演繹”思路“按部就班”地進行講解:這卷紙共有(20-8)÷2÷0.4=15(圈),設這卷紙的總長為C厘米,每圈的長度分別為C1、C2、C3……C150
C1≈π×(8+O.4×2)
C2≈π×(8+0.4×4)
C15≈πx(8+O.4×30)
C≈π×[8×15+0.4×(2+4+6+……+30)]
=216π
=678.24(厘米)
算到這里,該題已經(jīng)解決了。沒有想到旁邊的一位學生提出異議:“老師,我覺得每圈牛皮紙的長度不應該這樣算。我覺得……”他邊說邊拿起講臺上的粉筆在黑板上畫圈,即◎。他接著解釋道:“每圈牛皮紙展開后的長度應比外圈的周長短,比內圈的周長長一些,取中間這部分(指著虛線)的長度才合理呀。”真有見解!我不由得鼓掌表揚他愛動腦筋,并接著問:“如果按你的想法,這道題該怎樣計算呢?”他自信地拿起粉筆在我原來的算式上改動起來。
C1≈π×(8+0.4×1)
C2≈π×(8+0.4×3)
……
C15≈π×(8+O.4×29)
C≈π×[8×15+0.4×(1+3+5+……+29)]
=659.4(厘米)
“真聰明,每圈的直徑都少1個0.4厘米?!币苍S正是這位學生的大膽質疑引起了其他學生的思考,教室里頓時鴉雀無聲。這時,另一位學生舉手發(fā)言:“老師.這樣做是否太麻煩?我認為求15圈牛皮紙的總長度,不如先求出這15圈的平均長度,再乘以15。”我聽了不禁一愣。對呀!這15圈的長度其實就是等差數(shù)列,用中間數(shù)求和,是再方便不過了。
“你有什么高明的方法解決這15圈牛皮紙的平均數(shù)呢?”我反將他一軍。
他想了想說:“這卷牛皮紙共有15圈,第8圈的長度就是它們的平均數(shù)。”邊說邊神氣地在黑板上演算起來。
3.14×(8+O.4×15)=43.96(厘米)
43.96×15=659.4(厘米)
厲害!我差點喊出聲來。此時,我真為我的學生感到驕傲。這道題就在我們師生互動中解決了。后來幾天,我也沒把這道題放在心上。一周過去了,上次第一次挑毛病的學生找到了我,悄悄地對我說:“老師,上次那道牛皮紙的題目,還有更簡便的方法?!蔽乙幌伦颖凰跗鹆宋缚冢骸罢娴膯?”他自信地點點頭,于是他拿出紙慢慢地畫了起來。他的大概意思就是將這卷紙全部展開后,它的正側面可以近似地看作一個長方形。這個長方形的長就是這卷牛皮紙的長度,寬就是牛皮紙的厚度,所以長方形的面積應近似地等于原來這卷牛皮紙的側面積(圈環(huán)的面積)。
紙的長度=長方形的面積/長方形的寬
≈紙卷側面積/紙的厚度
=3.14×102-3.14×42/0.4
=659.4(厘米)
一語激醒夢中人!本來看似一道普通的數(shù)學題目。經(jīng)過“化曲為直”的轉化后,變成一道求長方形長的題目,難度頓時化解,其道理與方法竟是如此的淺顯。此題將圈環(huán)轉化為近似長方形,這與課本中將圈環(huán)拉直為線段,將圓面割拼成近似長方形,將圓柱的側面展開成長方形的數(shù)學思想,竟有如此多的異曲同工之處。而這“化曲為直”的轉化思想正是我們探索曲線、曲面必備的數(shù)學思想與方法,我暗暗驚訝于學生豐富的想像力、敏銳的觀察力和大膽的創(chuàng)造力。接下來的好長一段時間,我陷入了沉思之中。
回顧探索這卷牛皮紙長度所經(jīng)歷的過程,覺得此時。獲得問題的結果對我們來說已不重要了,重要的是師生們在思維的碰撞中,不斷豐富內心體驗。不斷積累數(shù)學感覺。作為一名數(shù)學教師,該拿什么奉獻給我們的學生?一道充滿靈性的數(shù)學題,不正如一把開啟智慧之門的鑰匙?讓我們的學生在探索數(shù)學問題中,不斷被數(shù)學的奧秘所吸引,不斷獲得成功的滿足和精神的愉悅。我想,這應該是這道思考題留給我們的另外一個思考吧!